Neorganičeskie materialy

Синтезированы поликристаллы твердых растворов (TlGaSe₂)_1–x(TlGaS₂)_x (x = 0–1) и из них методом Бриджмена–Стокбаргера выращены монокристаллы. Изучены диэлектрические свойства приготовленных монокристаллических образцов твердых растворов в переменных электрических полях частотой f = 5×10⁴–3.5×10⁷ Гц. Установлены релаксационный характер комплексной диэлектрической проницаемости, природа диэлектрических потерь, а также прыжковый механизм переноса заряда в образцах (TlGaSe₂)_1–x(TlGaS₂)_x. Показано, что в образцах (TlGaSe₂)_1–x(TlGaS₂)_x с увеличением х проводимость, среднее расстояние и время прыжков носителей заряда по локализованным состояниям в запрещенной зоне уменьшаются, а энергетический разброс локализованных вблизи уровня Ферми состояний и их концентрация увеличиваются.

Рассмотрено влияние механоактивации на дисперсность и деформацию частиц природного образца сфалерита. Показано, что механоактивация минерала в течение 20 мин на высокоэнергетической планетарной мельнице приводит к снижению размеров кристаллитов до 20 нм, а степень микронапряжений кристаллической решетки сфалерита достигает 0.73–0.85%. Методами термогравиметрического, калориметрического и масс-спектрометрического анализов исследованы процессы окисления сфалерита до и после механоактивации в неизотермическом режиме нагревания до температуры 1000°С в потоке воздуха. Установлено, что механоактивация сфалерита ведет к небольшой интенсификации сульфатообразования, к снижению температуры и энтальпии термических эффектов и к выделению диоксида серы как продукта взаимодействия с кислородом начиная с температуры 150°С.

Наночастицы карбида титана TiC размером менее 16 нм, получены в одну стадию из объемных образцов методом индукционной потоковой левитации (ИПЛ). Этот метод обладает рядом преимуществ: высокая производительность (до 100 г/ч наночастиц), контроль размера в широком диапазоне (от 0.5 до 500 нм) и бесконтактный нагрев (до 2500°C). Кроме того, он соответствует принципам “зеленой химии”. Метод относится к газофазным технологиям, где металл нагревается высокочастотным электромагнитным полем, находясь при этом в состоянии левитации. Полученные наночастицы карбида титана охарактеризованы различными физико-химическими методами: просвечивающей электронной микроскопией, сканирующей электронной микроскопией, рентгеновской дифракцией, методом низкотемпературной адсорбции азота и динамическим рассеянием света. Исследования показали, что метод ИПЛ является одним из наиболее перспективных способов получения наночастиц, обеспечивает высокую степень чистоты и дисперсности продукции в одну стадию синтеза.

Впервые порошки никеля и алюминия осаждались методом электроискрового легирования на сталь 35. Изучено влияние соотношения порошков Ni и Al в анодной смеси на структуру покрытий, жаростойкость, коррозионное поведение, а также на коэффициент трения и изнашиваемость. Показано, что при повышении концентрации алюминиевого порошка в анодной смеси от 30 до 70 ат. % средняя концентрация алюминия в покрытиях монотонно возрастала с 39 до 63 ат. %, а никеля – снижалась с 46 до 26 ат. %. Установлено, что применение приготовленных покрытий позволяет повысить жаростойкость изделий из стали 35 при температуре 700°С от 13 до 34 раз. Показано, что наиболее твердым, износостойким и жаростойким является покрытие с самым высоким содержанием алюминия.

Гибридные наночастицы на основе оксидов цветных металлов и золота вызывают интерес с точки зрения их применения в катализе и в биомедицине, в частности для проведения магнитной гипертермии и адресной доставки лекарственных препаратов. В данной работе описаны методы получения оксидных ядер (CuO, CuFe₂O₄) и гибридных наночастиц (CuO/Au, CuFe₂O₄/Au), поверхность которых покрыта нанокластерами золота размером ~2 нм. Гибридные наночастицы были синтезированы с использованием аминокислоты – L-метионина, выполняющей функции восстановителя и “якоря” между оксидным ядром и золотыми кластерами. Предложенный в работе метод получения оксидных ядер СuO и CuFe₂O₄ – анионообменное осаждение – является простым, быстрым и легко воспроизводимым в обычных лабораторных условиях. Показано, что в ходе анионообменного осаждения Сu²⁺ без полисахарида формируются наночастицы оксида меди(II) вытянутой формы длиной 85 ± 3 нм и толщиной 15.1 ± 0.3 нм, а при анионообменном осаждении Cu²⁺ и Fe³⁺ в присутствии полисахарида (декстрана-40) и при последующей температурной обработке (850°С) прекурсора стехиометрического состава формируются наночастицы феррита меди с размером 18.3 ± 0.4 нм. Оценка биосовместимости всех синтезированных материалов (СuO, CuFe₂O₄, CuO/Au, CuFe₂O₄/Au) на тест-микроорганизмах Escherichia coli, Bacillus subtilis показала, что наличие золота на поверхности наночастиц повышает их биосовместимость и делает подходящими для использования в биомедицинских целях.

Приводятся результаты диэлектрических исследований сегнетоэлектрических композитов (KNO₃)_1–x / (CeO₂)_x с целью выявления влияния оксида церия на стабильность полярного состояния нитрата калия. Показано, что увеличение доли CeO₂ до 0.25 < x < 0.35 в составе композита (KNO₃)_1–x / (CeO₂)_x приводит к временной стабилизации сегнетоэлектрического состояния. Основным механизмом взаимодействия оксидов металлов с нитратами является образование двойного электрического слоя на границе раздела частиц за счет различных энергий адсорбции отрицательных и положительных ионов.

Разработана новая методика синтеза наноразмерного пентаборида димолибдена взаимодействием активированных в аргоне механохимическим способом порошка молибдена с аморфным бором, взятых в мольном соотношении 2 : 5, в ионных расплавах солей различного состава при температурах 750, 800 и 850°С в атмосфере водорода. Методами рентгенофазового, рентгеноспектрального, синхронного термического и элементного анализов, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, сканирующей электронной микроскопии, измерения удельной поверхности показано, что применение ионных расплавов позволяет получать однофазные, близкие к сферическим частицы Mo₂B₅ со средним диаметром ~30 нм только при времени взаимодействия не менее 28 ч. Частицы кристаллизуются в ромбоэдрической сингонии с параметрами элементарной ячейки a = 0.3007–0.3015 нм, с = 2.090–2.095 нм.